[发明专利]非水电解液及非水二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种包含非水溶剂的非水电解液及使用其的非水二次电池。

背景技术

锂离子二次电池与铅电池或镍镉电池相比较，在充放电时可实现大能量密度。利用该特性而在移动电话或笔记本电脑等便携式电子设备中的应用非常普及。与此同时，作为便携式电子设备的电源，正在推进对电池尤其是轻型且可获得高能量密度的二次电池的开发。而且，对其强烈要求小型化、轻量化、长寿命化及可靠性。今后预计要求高容量化的电动车或蓄电设备等用途中高可靠性是必须的且对电池性能与可靠性的兼容的要求将进一步加强。

作为锂离子二次电池的电解液，广泛使用碳酸丙烯酯或碳酸二乙酯等碳酸酯系的溶剂与六氟磷酸锂等电解质盐的组合。这是因为导电率高且电位方面也稳定。

另一方面，由于在成分中含有这种低分子量的可燃性有机化合物，因此从可靠性的观点考虑赋予其阻燃性很重要。以对其进行改善为目的，提出有在电解液中含有磷腈化合物的技术(参考专利文献1～4)。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2005-190873号公报

专利文献2：国际公开第2010/101179号小册子

专利文献3：日本专利第4458841号说明书

专利文献4：日本专利公开2006-286571号公报

发明的概要

发明要解决的技术课题

上述专利文献的技术虽然还不充分，但可以期望实现更高的阻燃性。并且，不只是阻燃性，与电池的各种性能的兼容也很必要，近年来逐渐要求所谓低温下大电流放电的即使在苛刻条件下也不会产生特性劣化的电池。而且最近，随着其利用的推进期望对可使用至高电位的正极材料也有很好的响应。基于这种认识，对能够相应于上述要求的添加剂的处方等进行了各种研究。对通过其研究得到的实验数据持续进行分析的结果发现，以上述专利文献3及4中具体公开的电解液的处理方法难以满足其要求。然而，得到了如下见解，即只优化燃烧抑制剂的沸点则不能实现充分的性能提高，而与其他要素的组合等则可实现阻燃性的提高和电池性能劣化的抑制。具体而言，通过规定燃烧抑制剂的沸点或化学结构与适用于其中的溶剂的沸点之间的关系，并区分为三个形态而设定参数，发现能够毫无遗漏地充分满足其要求。

本发明是鉴于所涉及的课题认识及基于此的新的见解而完成的，其第1目的在于提供一种能够抑制电池性能的下降且提高阻燃性的非水电解液及二次电池。第2目的在于提供一种适合于使用含有Ni及/或Mn的可使用至高电位的正极材料的电池且发挥上述的优异性能的非水电解液及二次电池。

用于解决技术课题的手段

上述的课题是通过以下的方法解决的。

〔1〕一种非水电解液，其含有非水溶剂、电解质及燃烧抑制剂，其中，燃烧抑制剂含有磷腈化合物，并满足下述条件(I)～(III)中的至少一个条件。

(I)非水溶剂含有沸点120℃以下的溶剂而成。作为燃烧抑制剂至少使用具有1大气压下的沸点x1(单位℃)的磷腈化合物X1与具有1大气压下的沸点y1(单位℃)的含磷化合物Y1。关于燃烧抑制剂的沸点x1及y1满足下述式(i)。

x1≤120＜y1≤220……(i)

(II)作为燃烧抑制剂至少使用具有1大气压下的沸点x2(单位℃)的磷腈化合物X2与具有1大气压下的沸点y2(单位℃)的含磷化合物Y2。关于燃烧抑制剂的沸点x2及y2与非水溶剂中沸点最低的溶剂A的1大气压下的沸点a(单位℃)满足下式(ii)。

x2≤a＜y2≤a+90……(ii)

(III)非水溶剂相对于总非水溶剂含有20～80体积％的沸点100℃以下的溶剂，相对于总电解液含有1～20质量％的由下述式(X3)表示的燃烧抑制剂X3。

[化学式1]

(Ra含有碳原子且表示C-H键数为3以下的取代基。)

〔2〕根据〔1〕所述的非水电解液，其中，燃烧抑制剂Y1及Y2分别独立地选自磷酸酯化合物、磷酸酰胺化合物及磷腈化合物。

〔3〕根据〔1〕所述的非水电解液，其中，燃烧抑制剂X1、X2、X3、Y1及Y2分别独立地为环状磷腈化合物。

〔4〕根据〔1〕～〔3〕中任一项所述的非水电解液，其中，Y1及Y2分别独立地为具有氨基的环状磷腈化合物。

〔5〕根据〔1〕～〔4〕中任一项所述的非水电解液，其中，非水溶剂相对于总溶剂含有20～80体积％的碳酸二甲酯及/或碳酸甲乙酯。